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65 CORTE DE SÓLIDOS O corte de um sólido é baseado na interseção de um plano de corte (ou secante) com as faces do sólido. Quando se faz um corte de um sólido, o mesmo é dividido em duas partes, uma das quais é removida e uma nova face é gerada na porção cortada, definida pela linha de interseção. A diferença entre interseção e corte é justamente a remoção de uma das partes. Realizando vários cortes de forma coordenada, é possível modelar geometrias complexas a partir de formas simples. Assim, o corte deve ser tratado como uma ferramenta de projeto. Corte de Sólido por Plano com Projeção Acumulada Da mesma forma que o processo de interseção com planos, a interseção com sólidos é obtida de forma direta quando o plano secante está acumulado ou quando as faces estão acumuladas. Assim, quando o plano de corte não está acumulado, é necessário realizar uma MSR para que o plano seja acumulado. O processo de corte inicia com a determinação da interseção do plano como o sólido, a qual é determinada pela interseção do plano com todas as faces do sólido. O polígono de interseção é definido pelos múltiplos segmentos de interseção conectados pelos pontos de interseção das arestas comuns a duas faces adjacentes. Neste caso, a interseção com cada face é determinada pela interseção com as arestas pertencentes às faces. Assim, a interseção com cada aresta do sólido determina um ponto de interseção pertencente a duas faces. (a) (b) (c) (d) Figura 64: Exemplo de interseção de sólido com plano acumulado. a) Sólido exemplo 1 com plano acumulado. b) Linha de interseção representada. c) Plano secante removido, destacando a linha de interseção. d) Sólido cortado, onde a linha de interseção passa a definir uma nova face. 66 A Figura 64 mostra um exemplo de interseção de um plano vertical com o Sólido Exemplo 1. Na Figura 64a, há uma visível interferência entre o plano e o sólido, mas ainda não está representada a linha de interseção. Na Figura 64b, a linha de interseção já está representada, onde é possível observar que a interseção é composta por segmentos cujas extremidades são determinadas pela a interseção do plano com as arestas. Na Figura 64c, o plano é retirado e a linha de interseção fica evidente. A Figura 65 mostra o processo de interseção do plano vertical com o sólido em épura, que é determinada pela interseção da projeção acumulada do plano com as projeções das arestas do sólido. Cada cruzamento da projeção acumulada com a projeções de uma aresta determina um ponto da linha de interseção. Assim, como há arestas com projeções sobrepostas, alguns pontos gerados também são sobrepostos. Isto ocorre sempre que há faces também acumuladas. Neste caso, os segmentos de interseção são verticais, frutos da interseção do plano vertical com faces frontais, ambas acumuladas da projeção horizontal. (a) (b) (c) (d) (e) Figura 65: a) Determinação da interseção de sólido com plano acumulado a partir do cruzamento da projeção acumulada do plano com as projeções da aresta. b) Interseção com a visibilidade da linha definida. c) Épura do sólido cortado. 67 O corte de sólido é feito removendo uma das porções resultantes da divisão com o plano de corte. A porção retirada depende dos objetivos da modelagem geométrica. A Figura 64d mostra o sólido cortado com a retirada da porção entre o plano secante e a câmera (observador). A Figura 65c apresenta a épura do sólido cortado, mostrando a face de corte, que é vertical, pois pertence ao plano de corte, também vertical. Como o corte é uma ferramenta de projeto geométrico, é necessária a determinação da Verdadeira Grandeza (VG) da face de corte para que a geometria do sólido resultante fique totalmente definida. Isto é feito com uma MSR apropriada. Na Figura 65d‐e, é mostrada a MSR para a determinação da VG da face de corte. Corte de Sólido por Plano Sem Projeção Acumulada O corte de uma sólido por um plano sem projeção acumulada é realizado com o auxílio de uma MSR para acumular o plano. Assim, na vista auxiliar, é determinada a interseção do plano secante com o sólido, a qual é transferida para as vistas originais por alçamento. Em seguida, uma das partes do sólido é removida para uma representação efetiva do sólido resultante em todas as suas projeções. (a) (b) (c) (d) Figura 66: Corte de um sólido com um plano secante oblíquo. a) MSR para acumulação do plano. b) Determinação dos pontos de interseção pelo cruzamento da PA do plano com as arestas do sólido. c) Representação em épura do processo de corte. d) Sólido cortado representado em épura. 68 O plano de corte o plano secante pode ser definido de várias formas: por um polígono, por três pontos, por duas retas coplanares (paralelas, concorrentes). Qualquer que seja a forma de representação do plano secante, geralmente ele é considerado infinito. Assim, caso a projeção acumulada não trespasse totalmente a projeção do sólido, a mesma deve ser prolongada até que a projeção do sólido seja totalmente trespassada pela projeção acumulada do plano, para que o sólido seja totalmente cortado. É isto que acontece no exemplo da Figura 66a, onde o plano secante, definido por um triângulo, apresenta uma projeção acumulada que não trespassa totalmente a projeção do sólido na vista auxiliar. Na Figura 66b, a projeção acumulada é estendida até cruzar totalmente a projeção do sólido. Em seguida, os pontos onde a PA do plano secante cruzam as projeções das arestas do sólido, são determinados os pontos correspondentes aos vértices do polígono de interseção. Na Figura 66c, este processo é mostrado em épura, onde é possível verificar a correspondência dos pontos determinados na vista auxiliar com as demais vistas. O sólido cortado é mostrado em épura na Figura 66d, tendo sido retirada a porção superior em relação ao plano secante. A Figura 67a mostra o sólido final em 3D, evidenciando a face de corte. A Figura 67b apresenta a determinação da VG da face de corte, o que importante para o total conhecimento da geometria dos sólido resultante, através de uma dupla MSR. A vista auxiliar secundária (VAS) pode ser feita em sequência à vista auxiliar primária (VAP) utilizada para a acumulação do plano secante, uma vez que a face de corte pertence a este plano. Como a face de corte já está acumulada na VAP, basta fazer uma segunda MSR com uma linha de terra paralela à projeção acumulada da face, gerando a projeção em VG da face de corte. (a) (b) Figura 67: a) Sólido resultante após o corte. b) Determinação da VG da face de corte através de uma dupla MSR. Este exemplo demonstra o potencial do processo de corte como ferramenta de modelagem geométrica para a geração de geometrias complexas a partir de geometrias primitivas. No entanto, para que este potencial possa ser utilizado de forma efetiva, é necessário ter um controle efetivo do posicionamento dos planos de corte. Isto é importante para que o projetista tenha precisão nas ações de corte para seguir de forma adequada o projeto geométrico da peça. 69 Definição do Plano Secante O controle no posicionamento do plano secante pode ser obtido com uma representação adequada do mesmo. Uma forma simples e clara para a definição de um plano é através da representação de algumas de suas retas características. Uma destas retas é a chamada reta de máximo declive do plano (RMD). Esta designação define todas as retas do plano que são perpendiculares às retas horizontais do mesmo plano. As retas de máximo declive são utilizadas amplamente em projetos topográficos, pois através delas é possível mapear as baciashidrográficas em uma determinada região a partir da malha do terreno. Unindo as retas de máximo declive sobre a malha, são definidos os possíveis caminhos de escoamento da água. Com isso, é possível realizar projetos de drenagem urbana. A representação geométrica da RMD define a direção do plano com maior declividade, ou seja, com maior ângulo com o plano horizontal de projeção. A VG da RMD coincide com a acumulação do plano, quando esta é feita com uma MSR frontal. Isto é lógico, pois se a RMD é perpendicular às horizontais do plano, ela terá sempre projeção horizontal paralela à linha de terra perpendicular às horizontais do plano, utilizadas para acumular o plano. Portanto, terá VG neste tipo de MSR, a qual é sempre coincidente com a projeção acumulada do plano. Assim, é possível representar um plano por sua reta de máximo declive, pois a mesma define duas direções de um plano: a sua própria e a direção das horizontais, o que é suficiente para a definição de um plano. A Figura 68 mostra a representação de uma RMD de um plano oblíquo em 3D (a) e a sua representação em épura (Figura 68b), onde é demonstrada a determinação da sua VG e a sua coincidência com a acumulação do plano. (a) (b) Figura 68: Representação da reta de máximo declive (RMD) de um plano. a)RMD representada no sobre plano perpendicular à horizontal. b) Representação da RMD em épura, mostrando que a VG da mesma é coincidente com a projeção acumulada do plano em uma VAP frontal. Com uma relação com o plano frontal de projeção (PFP) equivalente à relação da RMD com o plano horizontal de projeção, há a reta de máxima inclinação (RMI), que é aquela reta do plano perpendicular às frontais do plano. A RMI apresenta propriedades semelhantes à RMD, porém todas com relação ao PFP. A RMI define a direção do plano com maior ângulo em relação ao PFP. Assim, o ângulo da RMI com o PFP é o mesmo do plano com este plano de projeção. A VG da RMI realizada com uma MSR horizontal coincide com a acumulação do plano, assim como acontece com a RMD em uma MSR frontal. Portanto, também é possível representar um plano por sua RMI, pois a mesma também fornece duas direções do plano: a sua própria e a direção das frontais, perpendiculares a ela. A Figura 69 mostra o mesmo plano já apresentado na Figura 68 com a representação da sua reta de 70 máxima inclinação em 3D (Figura 69a) e a determinação da sua VG, evidenciando a sua coincidência com a projeção acumulada do plano em uma MSR horizontal. (a) (b) Figura 69: Representação da reta de máxima inclinação (RMI) do plano. a)RMI representada no sobre plano perpendicular à frontal. b) Representação da RMI em épura, mostrando que a VG da mesma é coincidente com a projeção acumulada do plano em uma VAP horizontal. A utilização destas retas características para definir um plano secante permite uma grande flexibilidade no posicionamento dos mesmos sem a necessidade de conhecer coordenadas específicas de vértices do plano, como é o caso da representação através de uma face plana. Através de uma RMD, é possível definir um plano secante fornecendo um ponto de referência (contido na mesma), a direção na projeção horizontal e o ângulo em relação ao plano horizontal. Da mesma forma, é possível definir um plano secante através de sua RMI, fornecendo a sua direção na projeção frontal, um ponto de referência e o ângulo com o plano frontal. Este flexibilidade pode ser ainda maior. Tanto na utilização da RMD quanto da RMI, obviamente que a LT criada para a determinação da sua VG apresenta a mesma direção da projeção da reta (na vista frontal, para RMI, e na vista horizontal, para a RMD). Esta característica, apesar de obvia, permite que o posicionamento do plano secante seja feito diretamente pela posição da LT para a acumulação do próprio plano. No caso da RMD, definindo a posição da LT, estará sendo definida a direção da projeção horizontal da mesma. Após a construção da vista auxiliar, a projeção acumulada do plano pode ser posicionada segunda a inclinação desejada ou especificada pelo projeto. Esta abordagem permite total controle do posicionamento de um plano de corte. Desta forma, é possível realizar uma modelagem totalmente planejada, definindo criteriosamente o posicionamentos dos planos de corte, até a forma final ser obtida. Por outro lado, também é possível trabalhar de forma exploratória, fazendo cortes experimentais a fim de testar determinados posicionamentos para os planos de corte para obter geometrias não planejadas previamente. Estas duas maneiras de trabalho são típicas do processo de projeto geométrico. Determinadas situações, que incluem restrições e requisitos de projeto, permitem um planejamento prévio. Em outros momentos, pode ser necessário testar geometrias onde não há restrições que limitem em uma única alternativa. Neste caso, o projetista pode testar várias posições para o plano de corte e escolher aquela mais adequada à situação de projeto específica. 71 Exemplo de Modelagem por Corte Para demonstrar a aplicação desta técnica, é apresentado a seguir um exemplo de corte de um sólido a partir de um plano definido por sua RMD. O sólido da Figura 70, de geometria prismática em formato de L, será cortado por um plano cuja RMD é oblíqua, contém o ponto J, tem projeção horizontal que faz 60o no sentido anti‐horário com a linha de terra e faz 60o com o plano horizontal. Neste exemplo, o projeto do corte já está totalmente definido, bastando seguir as prescrições definidas. Pontos X Y Z A 10 10 10 B 60 10 10 C 60 30 10 D 30 30 10 E 30 60 10 F 10 60 10 G 10 10 70 H 60 10 70 I 60 30 70 J 30 30 70 K 30 60 70 L 10 60 70 Faces 1 2 3 4 5 6 1 A F E D C B 2 G H I J K L 3 A B H G 4 B C I H 5 C D J I 6 D E K J 7 E F L K 8 F A G L Figura 70: Sólido exemplo a ser utilizado em operação de modelagem por corte. Após a montagem da épura do sólido, é necessário marcar a projeção horizontal da RMD do plano de corte. Neste caso, a projeção horizontal da RMD deve passar pelo ponto J e fazer 60o anti‐ horário em relação à LT. Esta mesma direção é utilizada para orientar a criação da linha de terra para achar VG da RMD e a projeção cumulada do plano. A Figura 71a mostra o posicionamento da projeção horizontal da RMD a partir da direção pré‐definida. A mesma figura mostra o traçado da LT paralela à projeção horizontal da RMD para a realização de MSR que irá acumular o plano secante, sobre o a projeção do sólido. Nesta imagem, ainda não é mostrado o plano secante acumulado, pois o mesmo será definido nesta vista. A Figura 71b ilustra o traçado da projeção acumulada do plano a partir dos parâmetros fornecidos previamente: passa pelo ponto J e faz 60o com o plano horizontal. Apenas neste momento plano secante está efetivamente representado. O próximo passo é determinar os pontos de interseção entre a projeção acumulada do plano de corte e as projeções das arestas do sólido. A 72 Figura 71c mostra os pontos de interseção já determinados e a representação da linha de interseção em todas as projeções do sólido. Após a determinação da linha de interseção, o corte é realizado removendo uma determinada parte delimitada pela linha de interseção. A Figura 71d mostra o sólido já cortado, sem a porção superior, que foi removida. Esta mesma figura mostra uma MSR para encontrar a VG da face de corte. Esta vista auxiliar secundária completa do sólido resultante, além de mostrar a VG da face de corte, evidencia a geometria final dosólido, pois resultou em uma vista em perspectiva. (a) (b) (c) (d) Figura 71: Processo de corte de um sólido a partir da definição da RMD do plano secante. 60o 73 Este exemplo de aplicação do corte através de um plano secante definido por sua RDM demonstra o potencial para a modelagem sistemática de geometrias tridimensionais complexas a partir de geometrias mais simples. A Figura 72 mostra o sólido final numa vista em perspectiva e também a épura do sólido final. Nesta figura, está incluído um plano de projeção auxiliar, que mostra a vista lateral esquerda do sólido final, detalhando a geometria resultante do corte. (a) (b) Figura 72: Sólido final. a) Vista em 3D sólido final. b) Épura do sólido resultante, incluindo uma vista auxiliar (vista lateral esquerda) para evidenciar a geometria final do sólido.
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